鍋爐機(jī)組的熱工保護(hù)

1第二章鍋爐的熱工保護(hù)

2鍋爐鍋爐本體輔助設(shè)備鍋爐機(jī)組電站煤粉鍋爐機(jī)組框圖3

冷空氣煙氣煙氣煙氣煙囪

引風(fēng)機(jī)

除塵器空氣預(yù)熱器

細(xì)微灰粒飛灰

（二次風(fēng)）

灰渣溝

原煤排粉風(fēng)機(jī)

（一次風(fēng)）煙氣煙氣給煤機(jī)磨煤機(jī)燃燒器爐膛水平煙道尾部煙道

原煤風(fēng)、粉風(fēng)、粉

未燃煤?；以?/p>

灰渣灰渣灰渣溝排渣裝置冷灰斗

未燃煤粒未燃煤粒煤、風(fēng)、煙系統(tǒng)4汽機(jī)主凝結(jié)水

水水汽水混合物

給水泵省煤器汽包汽水分離器①

化學(xué)補(bǔ)充水

汽水混合物下降管下聯(lián)箱水冷壁上聯(lián)箱導(dǎo)汽管

水水水汽水混合物汽水混合物①飽和蒸汽過熱蒸汽

過熱器汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)2/2汽、水系統(tǒng)56鍋爐機(jī)組熱工保護(hù)的必要性

1.鍋爐是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)：風(fēng)煙系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、輔助設(shè)備、輔助系統(tǒng)等。2.事故時(shí)，需要應(yīng)急處理：正常情況下通過熱工檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用，維持正常工作。然而由于煤種變化、設(shè)備故障、運(yùn)行人員操作不當(dāng)或汽輪機(jī)突然甩負(fù)荷等原因,往往會(huì)造成運(yùn)行參數(shù)超過規(guī)定的限值,甚至發(fā)生設(shè)備或人身事故。鍋爐機(jī)組熱工保護(hù)的任務(wù)

當(dāng)某臺(tái)設(shè)備或系統(tǒng)運(yùn)行工況不正常時(shí),如主蒸汽壓力過高、汽包水位過高或過低、再熱汽溫過高、直流鍋爐斷水和爐膛熄火等情況發(fā)生時(shí),保護(hù)裝置及時(shí)采取措施,防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大,使設(shè)備盡快恢復(fù)正常運(yùn)行。鍋爐機(jī)組熱工保護(hù)的內(nèi)容

設(shè)備結(jié)構(gòu)、容量、運(yùn)行方式和熱力系統(tǒng)的特點(diǎn)決定熱工保護(hù)的內(nèi)容。一般都設(shè)有汽壓保護(hù)、水位保護(hù)、再熱器保護(hù)、直流鍋爐斷水保護(hù)、爐膛熄火保護(hù)及緊急停爐保護(hù)等。具體可分為：(1)限值保護(hù)；(2)聯(lián)鎖保護(hù)；(3)緊急停爐保護(hù)

7限值保護(hù)：

根據(jù)鍋爐和輔機(jī)的運(yùn)行工況對(duì)鍋爐的最大出力和變負(fù)荷速度予以限制；對(duì)鍋爐的各種調(diào)節(jié)閥門和擋板的最大、最小開度加以限位。聯(lián)鎖保護(hù)：

鍋爐在啟?；蜻\(yùn)行中,一旦出現(xiàn)誤操作,聯(lián)鎖保護(hù)裝置能自動(dòng)加以制止；在鍋爐運(yùn)行中如某些輔機(jī)發(fā)生故障時(shí),與其相關(guān)的設(shè)備立即動(dòng)作,以避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。緊急停爐保護(hù)：

當(dāng)某些重要輔機(jī)發(fā)生故障時(shí),應(yīng)迅速降低鍋爐的負(fù)荷或停止鍋爐運(yùn)行；當(dāng)鍋爐運(yùn)行中某些主要參數(shù)超過允許值時(shí),保護(hù)裝置立即動(dòng)作,采取緊急措施,直至緊急停爐保護(hù),以免事故發(fā)生或擴(kuò)大。8鍋爐汽水系統(tǒng)熱工保護(hù)

當(dāng)前的發(fā)電機(jī)組，主汽溫度在550℃或更高，壓力在十幾到二十幾兆帕。在這樣的條件下，鋼材的強(qiáng)度余量很小，超壓后容易出現(xiàn)爆管。因此必須設(shè)置壓力保護(hù)裝置。一般在汽包上、過熱器和再熱器出口聯(lián)箱上都按裝有安全閥。為防止安全門拒動(dòng)，規(guī)程規(guī)定壓力容器上不許只安裝一個(gè)安全門。萬(wàn)一出現(xiàn)超壓，這些安全門可以分批動(dòng)作。（控制和工作安全門）既減小了對(duì)系統(tǒng)的沖擊，又能夠保證安全安全閥的動(dòng)作順序應(yīng)該是逆著蒸汽流程進(jìn)行的這樣可以防止受熱面干燒。安全門的術(shù)語(yǔ)：排放壓力：門芯全開時(shí)的壓力開啟壓力：蒸汽明顯排出的壓力工作壓力：正常工作的壓力關(guān)閉壓力：門芯回位時(shí)的壓力（一般是工作壓力的95％）9壓力保護(hù)裝置—安全門：靜重式安全門、杠桿式安全門、彈簧式安全門和脈沖式安全門等排放壓力：安全門門芯開啟后,設(shè)備中壓力繼續(xù)上升,當(dāng)達(dá)到設(shè)備允許超過的最高壓力時(shí)門芯全開,排出額定排汽量。此時(shí),閥門進(jìn)口處的壓力叫排放壓力。關(guān)閉壓力：安全門開啟,排出部分介質(zhì)后,設(shè)備中壓力逐漸降低,當(dāng)降至小于設(shè)備壓力的預(yù)定值時(shí),門芯關(guān)閉,介質(zhì)停止流動(dòng),此時(shí)閥門的進(jìn)口壓力叫關(guān)閉壓力。關(guān)閉壓力通常由閱門廠規(guī)定,一般為工作壓力的95%。工作壓力：鍋爐正常工作時(shí)介質(zhì)壓力。開啟壓力：當(dāng)介質(zhì)壓力上升到安全門安裝調(diào)整的預(yù)定壓力時(shí),門芯自行開啟,介質(zhì)明顯排出。此時(shí)閥門進(jìn)口處壓力稱為開啟壓力。關(guān)系：排放壓力＞開啟壓力＞工作壓力＞關(guān)閉壓力彈簧式安全閥杠桿式脈沖安全閥脈沖安全閥主閥13電磁泄壓閥1.普通安全門上的重錘和彈簧的大小決定于閥座通道直徑和工作壓力。2.鍋爐工作壓力和容量的增大，使得不得不用大重錘和強(qiáng)力彈簧。電磁泄壓閥的用途電磁泄壓閥的結(jié)構(gòu)及工作原理15彈簧式安全閥

1.彈簧式安全閥結(jié)構(gòu)原理當(dāng)蒸汽壓力超過彈簧的壓緊力，閥瓣就被頂開。閥瓣頂開后，推出蒸汽由于下調(diào)節(jié)環(huán)的反彈而作用在閥瓣夾持圈上，使閥門迅速打開，隨著閥瓣的上移，蒸汽沖擊在上調(diào)節(jié)環(huán)上，使排汽方向趨于垂直向下，排汽產(chǎn)生的反作用力推著閥瓣向上，并且在一定的壓力范圍內(nèi)使閥瓣保持在足夠的提升高度上，隨著安全閥的打開，蒸汽不斷排出，系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽壓力逐步降低。此時(shí)，彈簧的作用力將克服作用于閥瓣上的蒸汽壓力和排汽的反作用力，從而關(guān)閉安全閥。16彈簧式安全閥的泄露現(xiàn)象

當(dāng)安全閥噴嘴內(nèi)的蒸汽壓力作用于閥瓣上的力與彈簧作用于閥瓣上使密封的力相等時(shí)，安全閥未跳前，這時(shí)少量的蒸汽往往以極高的速度從閥線間隙中逸出，稱之為“前泄”，很容易使閥線受到吹損而造成缺陷性泄漏。

采用輔助啟閉裝置

正常運(yùn)行時(shí)氣缸的上缸與氣源接通，下缸通大氣，使閥瓣上附加了200~300N的緊力。采用特殊的閥瓣閥座結(jié)構(gòu)

在閥瓣外側(cè)的導(dǎo)向筒和噴嘴上各套有一只圈，分別稱為上調(diào)節(jié)圈和下調(diào)節(jié)圈，用以增加閥瓣和噴嘴的截面積，使得安全閥在即將起座時(shí)泄出來(lái)的介質(zhì)作用在較大的面積上而產(chǎn)生較大的起跳力，從而消除“前泄”現(xiàn)象。17脈沖式電磁安全門的控制框圖

1819自動(dòng)

控制開關(guān)KK置于自動(dòng),觸點(diǎn)5-6和7-8接通當(dāng)蒸汽壓力升高達(dá)開閥的規(guī)定值時(shí)，電觸點(diǎn)壓力表的低值觸點(diǎn)斷開而高值觸點(diǎn)接通。中間繼電器KM1動(dòng)作，通開閥接觸器KMC1。接觸器KMC1接通開閥電磁鐵，使脈沖門開啟。安全門起座，紅燈HR亮。KMC1同時(shí)合通中間繼電器KM2，為關(guān)閥電路作準(zhǔn)備。20當(dāng)蒸汽壓力低于開閥的規(guī)定值時(shí)，電觸點(diǎn)壓力表的高值觸點(diǎn)斷開。中間繼電器KM1自保持并維持脈沖門在開啟狀態(tài)。當(dāng)蒸汽壓力降到關(guān)閥的規(guī)定值時(shí)，電觸點(diǎn)壓力表的低值觸點(diǎn)接通，使中間繼電器KM1釋放，切斷開閥接觸器KMC1和開閥電磁鐵KD的電路，并接通關(guān)閥接觸器KMC2的電路。關(guān)閥接觸器KMC2使關(guān)閥電磁鐵KG工作，以關(guān)閉脈沖門，使安全門回座。21在關(guān)閥接觸器動(dòng)作時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間繼電器KT。10s后，KT的延時(shí)觸點(diǎn)斷開，切斷中間繼電器KM2的自保持電路，使關(guān)閥接觸器和關(guān)閥電磁鐵斷電。手動(dòng)

如果脈沖安全門的工作失誤，也可以人工操作控制開關(guān)KK，控制安全門的開啟和關(guān)閉。為了避免人工控制安全門時(shí)發(fā)出的關(guān)閉指令過長(zhǎng)，關(guān)閥位置的綠色信號(hào)燈HG是接在閃光電源上的。22當(dāng)人工關(guān)閉安全門后將控制開關(guān)放在自動(dòng)位置時(shí)，綠色信號(hào)燈的電源恢復(fù)正常，這時(shí)綠燈轉(zhuǎn)為平光。對(duì)汽包鍋爐來(lái)說(shuō)，當(dāng)蒸汽壓力降低時(shí)，汽包水位會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)上升的假水位現(xiàn)象，因此，在安全門開啟時(shí)為避免水位保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)通過開閥接觸器KMC1的觸點(diǎn)閉鎖水位保護(hù)。23汽壓保護(hù)系統(tǒng)母管制運(yùn)行鍋爐：汽壓保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作參數(shù)分兩值，當(dāng)鍋爐汽壓升高到第一值時(shí),保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出壓力偏高信號(hào),此信號(hào)并作第二值的“與”條件。當(dāng)壓力升高到第二值時(shí),停掉部分給粉機(jī)或開對(duì)空排汽門使主汽壓力回降。單元制運(yùn)行鍋爐：對(duì)于單元制的燃煤鍋爐,分有旁路系統(tǒng)的鍋爐保護(hù)系統(tǒng)和無(wú)旁路系統(tǒng)的鍋爐保護(hù)系統(tǒng)。高三值對(duì)空排汽汽包爐水位保護(hù)2425水位保護(hù)的重要性

汽包水位過高將減少蒸汽重力分離行程、破壞汽水分離效果,使蒸汽帶水造成過熱器中鹽類沉積,惡化過熱器的工作條件,嚴(yán)重時(shí)還可能引起汽輪機(jī)水沖擊,造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸彎曲等惡性事故。水位過低時(shí)鍋爐水循環(huán)將遭破壞,水冷壁安全受到威脅。水位保護(hù)的作用

當(dāng)鍋爐缺水而造成汽包水位過低時(shí),為了避免“干鍋”和燒壞水冷壁管,應(yīng)采取保護(hù)措施,如打開備用給水門,必要時(shí)采取緊急停爐；當(dāng)水位過高而造成“滿水”時(shí),及時(shí)打開放水門,必要時(shí)也采取緊急停爐,以避免事故發(fā)生或防止事故擴(kuò)大。261.鍋爐缺水汽包水位低于規(guī)定的最低水位時(shí)稱為缺水。缺水分為輕微缺水和嚴(yán)重缺水。當(dāng)水位低于規(guī)定的最低水位，但仍有可見水位時(shí)，為輕微缺水；當(dāng)水位不僅低于規(guī)定的最低水位，且無(wú)可見水位時(shí)，即為嚴(yán)重缺水。(1)鍋爐缺水的原因。1)水位計(jì)指示不準(zhǔn)確，無(wú)法判明真實(shí)水位。2)給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障或給水調(diào)整門卡死，造成自動(dòng)調(diào)節(jié)失控。3)給水壓力降低。4)鍋爐受熱面爆管。5)鍋爐排污不當(dāng)。6)運(yùn)行人員誤操作。27(2)鍋爐缺水的處理。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)水位低于正常水位，尚屬輕微缺水時(shí)，應(yīng)核對(duì)水位計(jì)，并查找原因，加強(qiáng)給水調(diào)節(jié)，必要時(shí)降低機(jī)組的負(fù)荷。若水位急劇下降或低于可見水位并無(wú)法維持時(shí)，即屬嚴(yán)重缺水，此時(shí)應(yīng)立即停爐，并嚴(yán)禁向爐內(nèi)進(jìn)水。因?yàn)閲?yán)重缺水時(shí)，無(wú)法判明缺水的程度，水冷壁可能處于干燒，此時(shí)若強(qiáng)行進(jìn)水，則會(huì)由于溫差過大，產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，造成水冷壁爆管。鍋爐缺水時(shí)，應(yīng)停止排污，同時(shí)，應(yīng)注意調(diào)節(jié)過熱汽溫。282.鍋爐滿水

汽包水位高于規(guī)定的最高水位時(shí)稱為滿水。滿水也分為輕滿水和嚴(yán)重滿水。當(dāng)水位高于規(guī)定的最高水位，但仍有可見水位時(shí)，為輕微滿水；若水位不僅高于規(guī)定的最高水位，且無(wú)可見水位時(shí)，為嚴(yán)重滿水。鍋爐水位保護(hù)系統(tǒng)

鍋爐水位保護(hù)與鍋爐的容量、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式有關(guān)。一般水位偏差分為三個(gè)值,稱為高一、高二、高三值(例如:+50、+150、+250mm)，反之稱為低一、低二、低三值(例如:-50，-150、-250mm)。高或低一、二值為報(bào)警值,三值為停爐值。293032DCS系統(tǒng)鍋爐汽包水位保護(hù)邏輯原理圖3334水位保護(hù)的電氣原理35水位保護(hù)的電氣原理1.當(dāng)水位高到第一值時(shí),水位高一值觸點(diǎn)(由單獨(dú)水位發(fā)送器或帶觸點(diǎn)的水位表提供)閉合,中間繼電器23ZJ帶電,它的一副常開觸點(diǎn)閉合發(fā)出燈光報(bào)警信號(hào),另一副常開觸點(diǎn)閉合,作為打開事故放水門的"與"條件，它的一副常閉觸點(diǎn)斷開，閉鎖打開備用給水門的操作。2.當(dāng)水位高到二值時(shí),水位高二值觸點(diǎn)閉合,繼電器4ZJ的線圈通電,它的一副常開觸點(diǎn)閉合,發(fā)出水位高二值的燈光報(bào)警信號(hào),另一副常開觸點(diǎn)閉合,發(fā)出開事故放水門的啟動(dòng)指令,通過lZJ和2ZJ的常閉觸點(diǎn),使中間繼電器6ZJ的工作線圈通電。

366ZJ有兩副常開觸點(diǎn),第一副閉合,發(fā)出打開事故放水門的信號(hào)(通過事故放水門的控制回路起作用),第二副觸點(diǎn)閉合,作為水位高三值的“與”條件。3.事故放水門是否打開,除取決于水位高一值和水位高二值是否同時(shí)出現(xiàn)外,還取決于1ZJ或2ZJ的常閉觸點(diǎn)是否斷開,因?yàn)樵陔姎饣芈飞?3ZJ、4ZJ和lZJ、2ZJ組成了“禁止”邏輯門,只要1ZJ和2ZJ中的任一觸點(diǎn)斷開,啟動(dòng)指令都被禁止。1ZJ斷開的條件是安全門動(dòng)作,2ZJ斷開的條件是計(jì)算機(jī)有禁止信號(hào)發(fā)出。37當(dāng)"安全門"動(dòng)作時(shí),DKJ觸點(diǎn)閉合產(chǎn)生禁止信號(hào),這個(gè)禁止信號(hào)經(jīng)過一段時(shí)間后自動(dòng)消除,因此專門設(shè)置了一個(gè)延時(shí)回路,它的工作原理如下:DKJ觸點(diǎn)閉合,時(shí)間繼電器SJ帶電,而lZJ通過SJ的常閉觸點(diǎn)通電,lZJ的常開觸點(diǎn)閉合,起自保持作用,常閉觸點(diǎn)1ZJ斷開,對(duì)事故放水門的啟動(dòng)指令起禁止作用。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出不允許開事故放水門的信號(hào)時(shí),計(jì)算機(jī)的常開觸點(diǎn)閉合,2ZJ通電,常閉觸點(diǎn)斷開,啟動(dòng)指令被禁止。38如果水位高一值和高二值同時(shí)出現(xiàn)后,無(wú)禁令信號(hào)到來(lái),開事故放水門的啟動(dòng)指令就順利通過,這時(shí)將放水門打開,進(jìn)行事故放水。

4.當(dāng)水位高到第三值時(shí),水位高三值常開信號(hào)觸點(diǎn)閉合,繼電器5ZJ通電,其常開觸點(diǎn)閉合,6ZJ觸點(diǎn)已處于閉合狀態(tài),中間繼電器12ZJ通電,12ZJ的常開觸點(diǎn)閉合,發(fā)出緊急停爐信號(hào),然后就按事故停爐的順序停止鍋爐的運(yùn)行。打開事故放水門后,如水位降到高一值以下,這時(shí)水位高一值觸點(diǎn)斷開,23ZJ斷電,6ZJ相應(yīng)斷電,開事故放水門的信號(hào)消除。23ZJ的常閉觸點(diǎn)閉合,發(fā)出關(guān)閉事故放水門的信號(hào)(見圖2-6中至"被控設(shè)備"回路)。392.3直流鍋爐斷水保護(hù)一、直流鍋爐汽水系統(tǒng)的特點(diǎn)各受熱面(省煤段、蒸發(fā)段和過熱段)沒有明顯分界線,沒有中間儲(chǔ)存環(huán)節(jié),從給水泵給水到過熱蒸汽形成的過程是連續(xù)的、一次完成的。由于中間沒有緩沖地帶,因此對(duì)于供水的要求很嚴(yán)。直流鍋爐要求給水和燃料必須緊密配合,從而保持汽水行程中各處的濕度和溫度一定。如果直流鍋爐在運(yùn)行中發(fā)生斷水故障,就會(huì)導(dǎo)致受熱面嚴(yán)重超溫而損壞,如果在斷水后幾秒鐘內(nèi)不能恢復(fù)供水,這將嚴(yán)重危及鍋爐的安全,為此應(yīng)裝設(shè)斷水保護(hù)系統(tǒng)。二、直流鍋爐斷水保護(hù)系統(tǒng)4041鍋爐再熱器保護(hù)再熱器壁溫高保護(hù)

鍋爐點(diǎn)火后,受熱面被加熱,受熱管道中的積水被蒸發(fā)。升壓后,部分管道中積水亦被流過的蒸汽所造成的受熱面進(jìn)出口壓差所排除。在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前,過熱器、再熱器通汽量受到旁路系統(tǒng)容量的限制。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后又受到汽輪機(jī)流通量限制,因而蒸汽在管內(nèi)的流量還是很小的。為此需對(duì)再熱器進(jìn)行壁溫高的保護(hù)。42鍋爐再熱器保護(hù)再熱器壁溫高保護(hù)的措施

采用限制受熱面入口煙氣溫度的方法,防止管壁超溫。煙氣進(jìn)口溫度控制值應(yīng)比金屬材料最高允許溫度還要低些。當(dāng)煙溫超過規(guī)定限值時(shí),應(yīng)停運(yùn)若干個(gè)油燃燒器,并及時(shí)調(diào)整風(fēng)量,使煙溫不超過規(guī)定值。若調(diào)整失效,煙溫繼續(xù)超過限值,則主燃料跳閘(MFT),迫使緊急停爐。而當(dāng)鍋爐啟動(dòng)成功,再熱器內(nèi)有冷卻蒸汽流動(dòng),則該項(xiàng)保護(hù)措施將手動(dòng)切除。43屏式再熱器壁溫高保護(hù)系統(tǒng)框圖鍋爐兩側(cè)裝設(shè)能伸縮的煙溫檢測(cè)器。鍋爐啟動(dòng)時(shí)將測(cè)溫探頭伸進(jìn)煙道，嚴(yán)密監(jiān)視煙氣溫度。啟動(dòng)結(jié)束轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行時(shí)，將測(cè)溫探頭退出，以免探頭燒壞。當(dāng)煙溫超過規(guī)定限值時(shí)，應(yīng)停運(yùn)若干個(gè)油燃燒器，并及時(shí)調(diào)整風(fēng)量，使煙溫不超過規(guī)定值。若調(diào)整失敗，煙溫繼續(xù)超過限值，則主燃料跳閘(MFT)，迫使緊急停爐。而當(dāng)鍋爐啟動(dòng)成功，再熱器內(nèi)有冷卻蒸汽流動(dòng)，則該項(xiàng)保護(hù)措施將手動(dòng)切除。

44(1)汽輪機(jī)跳閘時(shí)燃料量>25%額定值，并且鍋爐熱負(fù)荷>40%，則MFT動(dòng)作。(2)汽輪機(jī)跳閘時(shí)燃料量>25%額定值，且發(fā)生中壓調(diào)門與低壓旁路門同時(shí)關(guān)閉，或者發(fā)生主汽門和高壓旁路門都關(guān)閉，則MFT動(dòng)作。(3)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后發(fā)生中壓調(diào)門和低壓旁路門都關(guān)閉，或者發(fā)生主汽門和高壓旁路門同時(shí)關(guān)閉，則MFT動(dòng)作。(4)發(fā)電機(jī)尚未并網(wǎng)，但油燃燒器≥8個(gè)投入運(yùn)行，并且發(fā)生中壓調(diào)門和低壓旁路門關(guān)閉，或者高壓旁路門和主汽門都關(guān)閉，則MFT動(dòng)作。45再熱汽溫高保護(hù)

一般通過改變煤粉燃燒器的上、下擺動(dòng)角來(lái)調(diào)節(jié)。但當(dāng)再熱汽溫超過規(guī)定的限值時(shí),為了防止再熱器損壞,不得不使用噴水減溫。當(dāng)再熱汽溫達(dá)到正常值時(shí),自動(dòng)關(guān)閉事故噴水電動(dòng)門。當(dāng)鍋爐燃燒惡化而引起煙道中二次燃燒、再熱器前受熱面積灰、結(jié)焦而引起再熱器進(jìn)口煙溫嚴(yán)重升高，或減溫減壓裝置失靈等，都可能引起再熱汽溫過高。保護(hù)措施是打開事故噴水門，進(jìn)行緊急降溫，以保護(hù)再熱器。當(dāng)再熱汽溫達(dá)到常值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉事故噴水電動(dòng)門。462.2爐膛爆燃的原因及防止?fàn)t膛爆燃

爐膛爆燃是一種在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生異常猛烈的爐內(nèi)爆燃過程。此時(shí)，爐內(nèi)反應(yīng)物放熱速度極高，煙氣迅速膨脹，并且爐內(nèi)多個(gè)不同的爆炸中心形成的壓力波互相重疊，使?fàn)t內(nèi)壓力迅速升高。這個(gè)壓力往往超過爐膛承受內(nèi)壓強(qiáng)度的若干倍，使?fàn)t膛遭到破壞。同時(shí)，高溫?zé)煔夂兔悍蹏姵觯瑫?huì)危及人身安全。在鍋爐的爐膛、煙道和通風(fēng)管道中積聚了一定數(shù)量的可燃混合物突然同時(shí)被點(diǎn)燃，這種現(xiàn)象稱為爆燃，俗稱“放炮”，嚴(yán)重的爆燃即為爆炸。由于爐膛壓力驟增，超過爐膛結(jié)構(gòu)所能承受的壓力，使?fàn)t墻外延崩塌稱為“外爆”。當(dāng)爐膛壓力過低，其下降幅值超過爐膛結(jié)構(gòu)所能承受的壓力時(shí)，爐膛就會(huì)向內(nèi)坍塌，這種現(xiàn)象稱為爐膛“內(nèi)爆”。

47爐膛外爆只有符合下列三種情況才有可能發(fā)生爆燃。(1)爐膛或煙道內(nèi)積存了燃料和助燃空氣。(2)積存的燃料和空氣的混合物是具有爆炸性的，即可以點(diǎn)燃的混合物(達(dá)到了爆燃的濃度)。

(3)具有足夠的點(diǎn)火能源。當(dāng)這三個(gè)條件中有一個(gè)不存在時(shí)，就不會(huì)發(fā)生爆燃。在鍋爐啟動(dòng)、工作過程中不可能沒有可燃混合物，也不可能沒有點(diǎn)火能源，因此，防止爆燃的主要措施是防止可燃物在爐膛、煙道中的積存。48爐膛內(nèi)最可能發(fā)生可燃混合物積存的幾種危險(xiǎn)情況：(1)燃料在停爐時(shí)積存或停爐后漏進(jìn)鍋爐爐膛中，未經(jīng)吹掃，進(jìn)行點(diǎn)火。(2)重復(fù)不成功的點(diǎn)火，未及時(shí)吹掃，造成大量爆炸性混合物積聚。(3)在多個(gè)燃燒器運(yùn)行時(shí)，一個(gè)或者幾個(gè)燃燒器燃燒不良或失去火焰，從而堆積起可燃的混合物。(4)運(yùn)行中整個(gè)爐膛熄火，造成燃料和空氣可燃混合物的積聚，隨后再次點(diǎn)火或者有其他點(diǎn)火源存在時(shí)，使這些可燃混合物點(diǎn)燃。49影響爆燃后壓力升高的主要因素是：(1)可燃混合物貯存容積同爐膛容積的比值Vr/V（爐膛容積V為定值）；(2)可燃混合物單位容積發(fā)熱量Qr；(3)爆燃前爐膛介質(zhì)的絕對(duì)溫度T1。50(1)Vr/V。是一個(gè)相對(duì)值。對(duì)某一臺(tái)鍋爐而言，V為常數(shù)，只有當(dāng)可燃混合物容積比較大時(shí)(也就是說(shuō)爐膛內(nèi)積存的可燃混合物較多時(shí))爆燃?jí)毫Σ艜?huì)升高較大。爐膛內(nèi)產(chǎn)生可燃混合物的積存是因?yàn)橛形唇?jīng)點(diǎn)燃而進(jìn)入爐膛的燃料，延續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)可燃物的積存量將越多，這說(shuō)明在點(diǎn)火時(shí)如送入的燃料未點(diǎn)燃或已點(diǎn)燃而火焰又中斷時(shí)，就應(yīng)立即切斷燃料，切斷越快進(jìn)入爐膛的燃料就越少。(2)Qr。Qr越大，爆燃后的壓力升高就越大。Qr值的大小同燃料空氣的濃度比有關(guān)。在理論燃燒空氣量時(shí)，Qr值最高且火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁?。?dāng)空氣量超過理論值時(shí)熱值降低，空氣過多的混合物將成為不可燃物。如果混合物中燃料濃度過高則會(huì)造成氧氣不足。但有一點(diǎn)值得說(shuō)明的是：隨著以后外界空氣擴(kuò)散進(jìn)去高濃度的燃料將成為可燃混合物。在實(shí)際運(yùn)行中如因火焰熄滅而切斷燃料，爐膛和煙道中可能有未點(diǎn)燃的燃料積存暫時(shí)因空氣不足是不可燃的，但是當(dāng)空氣擴(kuò)散進(jìn)入后就可能會(huì)引起爆燃。51(3)T1。

T1越低，爆燃后的破壞壓力越大。這是因?yàn)槿莘e和壓力一定時(shí)，絕對(duì)溫度越低介質(zhì)的質(zhì)量就越多。在鍋爐點(diǎn)火期間爐膛溫度低，這時(shí)爆燃的破壞力將更為嚴(yán)重。爐膛介質(zhì)溫度高時(shí)其破壞力將大為減小。當(dāng)爐膛溫度越過可燃混合物的著火溫度時(shí)混合物一進(jìn)入爐膛就立即被點(diǎn)燃，也就不會(huì)有可燃混合物的積存。化石燃料的著火溫度一般不超過650℃，理論上當(dāng)爐膛溫度超過此值就不會(huì)有爆燃情況發(fā)生。但由于燃燒器送入的混合物有一定流速，這就要求有更高的溫度才能使燃料迅速點(diǎn)燃，一般認(rèn)為當(dāng)爐膛溫度超過750℃時(shí)，可保證不發(fā)生爐膛爆燃。

52爐膛內(nèi)爆當(dāng)爐膛壓力過低，使鍋爐受到由外向內(nèi)的擠壓，并爐膛內(nèi)外差壓超過爐墻所能承受的壓力時(shí)，使?fàn)t墻向內(nèi)受到損壞，這就是發(fā)生了內(nèi)爆。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，P在近似于大氣壓力下保持為常數(shù)，并且與質(zhì)量M和溫度T取得平衡。鍋爐的爐膛溫度取決于熱量輸入與熱量輸出之間的熱平衡，所以通過控制鍋爐排煙量，維持爐膛壓力一定。爐膛滅火后，停止輸入燃料時(shí)這一平衡就不復(fù)存在。在燃料切斷后的任意給定時(shí)間內(nèi)存留在爐膛中或煙道中的煙氣平均溫度將迅速降低，由于溫度的下降，爐膛中的壓力也開始下降。如果系統(tǒng)中存留的質(zhì)量在數(shù)量方面保持不變時(shí)，則爐膛中絕對(duì)壓力將隨著絕對(duì)溫度下降成比例地下降。因此，維持爐膛壓力不變的關(guān)鍵是保持存留的質(zhì)量與溫度的乘積不變。爐膛熄滅后溫度T下降，又引起P下降，這個(gè)下降幅值超過爐膛結(jié)構(gòu)所能承受的壓力時(shí)，爐膛就會(huì)內(nèi)爆。53爐膛內(nèi)爆一般發(fā)生在燃料中斷之后如：(l)鍋爐在一瞬間突然熄火，由于爐內(nèi)溫度下降，造成爐膛負(fù)壓過大。(2)燃料突然中斷造成爐膛負(fù)壓增大。(3)運(yùn)行人員的誤操作或控制系統(tǒng)失靈也可造成爐膛內(nèi)爆。如打開運(yùn)行著的引風(fēng)機(jī)擋板同時(shí)關(guān)閉送風(fēng)機(jī)擋板，即使鍋爐沒有燃燒，也會(huì)造成破壞性負(fù)壓。假如在采用平衡通風(fēng)的機(jī)組上，當(dāng)主燃料點(diǎn)燃之前或燃料突然中斷時(shí)，送風(fēng)機(jī)突然停轉(zhuǎn)，而引風(fēng)機(jī)還在抽吸，因而使?fàn)t內(nèi)的空氣及煙氣量陡減，在10~20s之內(nèi)煙氣量減少到額定值的50%，因而煙氣側(cè)的壓力急降，使?fàn)t膛負(fù)壓在7~8s之內(nèi)降到3050~6860Pa，造成爐膛鋼性梁及爐墻的破壞。爐膛熄火的速度越快或熄火時(shí)鍋爐的負(fù)荷越大則爐膛發(fā)生內(nèi)爆后的破壞性越大5455防止?fàn)t膛爆燃防止?fàn)t膛爆燃的原則應(yīng)當(dāng)是限制爐膛中可燃混合物的數(shù)量與爐膛總?cè)莘e的比例。但爆燃經(jīng)常發(fā)生在鍋爐點(diǎn)火、熄火或鍋爐突然甩負(fù)荷的過程中，對(duì)于不同的運(yùn)行情況要采用不同的方法防止?fàn)t膛爆燃。防止?fàn)t膛爆燃的原則性措施(1)點(diǎn)火器的安裝位置要恰當(dāng)，火焰要穩(wěn)定，在主燃料與空氣混合物進(jìn)口處有足夠的點(diǎn)火能源，能把主燃料點(diǎn)燃。(2)當(dāng)有未點(diǎn)燃的燃料進(jìn)入爐膛時(shí)，這段時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，使積存的可燃物容積只占爐膛容積的極小部分。(3)點(diǎn)火之前或爐膛熄火后對(duì)已進(jìn)入爐膛的可燃混合物應(yīng)盡快地沖淡，使之超出可燃范圍，并不斷地把它吹掃出去。(4)鍋爐在起、停、運(yùn)行過程中，當(dāng)送入爐膛的燃料只有部分燃燒時(shí)應(yīng)立即切斷未燃燒的燃料，并應(yīng)沖淡未燃燒的燃料使之成為不可燃的混合物。點(diǎn)火暖爐期間防止?fàn)t膛爆燃點(diǎn)火之前爐膛是冷的，這時(shí)還沒有預(yù)熱空氣，從達(dá)到點(diǎn)火條件到點(diǎn)火期間需要啟動(dòng)的設(shè)備和進(jìn)行的操作很多，很易發(fā)生誤操作，致使?fàn)t膛火焰不穩(wěn)定而滅火。所以點(diǎn)火暖爐油燃燒器的數(shù)量應(yīng)盡可能的少，但每只油燃燒器的燃燒率應(yīng)大些，保證有足夠的火焰，達(dá)到使操作簡(jiǎn)化，火焰穩(wěn)定，爐膛能均勻加熱的目的。另外點(diǎn)火由手動(dòng)改為自動(dòng)也是減少誤操作的一種措施。56在點(diǎn)火器點(diǎn)燃之前應(yīng)保證爐膛與煙道內(nèi)沒有積存的可燃混合物。這樣在點(diǎn)火前必須要做的工作是用空氣吹掃爐膛和煙道，將積存在爐膛內(nèi)的可燃混合物都吹掃出去，同時(shí)還要防止燃料再流入爐膛和煙道。如何才算達(dá)到吹掃目的呢?吹掃時(shí)要使?fàn)t膛有一定的換氣量和一定的空氣流速，一般要求換氣量不少于爐膛容積4倍的空氣量，而空氣量應(yīng)不小于額定負(fù)荷時(shí)空氣流量的25%~30%，以免被吹起的燃料又沉積下來(lái)。吹掃時(shí)間為5min以上才認(rèn)為爐膛內(nèi)沒有可燃混合物的積存。點(diǎn)火時(shí)，若點(diǎn)火能量過小，不足以把主燃燒器點(diǎn)燃。這時(shí)火焰監(jiān)測(cè)器檢測(cè)出有火焰即點(diǎn)火器火焰，而實(shí)際上主燃燒器并沒有點(diǎn)燃。另外，有時(shí)點(diǎn)火能量不大也可能點(diǎn)燃主燃燒器，但點(diǎn)火延遲時(shí)間過長(zhǎng)，在點(diǎn)火延遲時(shí)間內(nèi)送入爐膛的燃料未點(diǎn)燃而積存在爐膛中，當(dāng)主燃燒器點(diǎn)燃后又會(huì)把積存的燃料一起點(diǎn)燃，形成爆燃。正確安裝點(diǎn)火器并加大點(diǎn)火能量；縮短主燃燒器點(diǎn)火時(shí)間，一般點(diǎn)火延遲時(shí)間為10s，在10s內(nèi)沒能點(diǎn)燃主燃燒器，應(yīng)立即切斷燃料；就能克服點(diǎn)火能量過小而引起的爆燃。火焰中斷時(shí)防止?fàn)t膛爆燃

只要燃燒器的火焰熄滅，就應(yīng)立即切斷燃料，不可先去爐前觀察火孔后再回到控制室切斷燃料，因?yàn)檫@段時(shí)間一般需要20s。如果是1000T/h鍋爐在滿負(fù)荷時(shí)，每秒約有40kg煤粉進(jìn)入爐膛，20s就有800多kg煤粉進(jìn)入爐膛，大量沒有燃燒的燃料在爐膛內(nèi)積存，時(shí)間越長(zhǎng)積存的就越多，在灼熱的爐膛內(nèi)引起爆燃的可能性和危險(xiǎn)性就越大（尤其是在部分火嘴先熄滅時(shí)）。當(dāng)任一燃燒器先熄滅時(shí)，就應(yīng)該立即切斷該燃燒器的燃料，當(dāng)全部火焰熄滅時(shí)，應(yīng)立即切斷全部燃料。57其中P2爐墻結(jié)構(gòu)所能承受的壓力為已知的，假定由已熄滅的燃燒器進(jìn)入爐膛的可燃混合物為理論燃料空氣混合物，這樣單位容積混合物的熱值Qr為已知的，允許的最大延遲時(shí)間τ為上式，火焰熄滅到切斷燃料這段時(shí)間越短越好。因此若由人工操作改為自動(dòng)保護(hù)，就可降低這段時(shí)間。

火焰熄滅后只切斷燃料，是不是就沒有燃料繼續(xù)進(jìn)入爐膛呢?如在燃料閥門與燃燒器之間有一段管道，燃料切斷后管道中積存的燃料還會(huì)進(jìn)入爐膛；若燃料閥門關(guān)不嚴(yán)，仍有燃料漏進(jìn)爐膛，若由于空氣不足引起火焰的熄滅，當(dāng)燃料切斷后空氣仍然繼續(xù)流入，有可能使積存的燃料成為可燃混合物。因此一般采用在燃料切斷后的同時(shí)，進(jìn)行爐膛吹掃。58防止?fàn)t膛內(nèi)爆的措施：為了防止?fàn)t膛內(nèi)爆發(fā)生，在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制爐膛的負(fù)壓值，若因滅火切斷燃料時(shí)，應(yīng)逐漸關(guān)小引風(fēng)機(jī)擋板，以免爐內(nèi)負(fù)壓驟增；另外設(shè)置爐內(nèi)壓力報(bào)警和安全保護(hù)裝置也是重要措施。鍋爐運(yùn)行時(shí)，正常情況下爐膛負(fù)壓應(yīng)控制在-1.3mmH2O到-2.5mmH2O。當(dāng)爐膛負(fù)壓低于-76mmH2O時(shí)應(yīng)報(bào)警；如果負(fù)壓低于-254mmH2O時(shí)且持續(xù)2s應(yīng)切斷主燃料；在主燃料重新著火之前和主燃料切斷后，進(jìn)行通風(fēng)的5min內(nèi)，如果爐膛壓力低于-254mmH2O達(dá)2s時(shí)應(yīng)切斷所有送、引風(fēng)機(jī)。鍋爐甩負(fù)荷時(shí)，爐膛的送風(fēng)量必須維持在甩負(fù)荷的數(shù)值；機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)應(yīng)盡可能地減少爐膛中的燃料，若能在5~l0s內(nèi)減少掉，爐膛壓力偏離的幅度就可能縮小。59602.3火焰檢測(cè)系統(tǒng)火焰檢測(cè)器

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行依賴于準(zhǔn)確、可靠的火焰信號(hào)?；鹧鏅z測(cè)器是FSSS重要的前端設(shè)備，它提供的信號(hào)準(zhǔn)確與否對(duì)爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著決定性的作用。

火焰檢測(cè)器是用于監(jiān)視爐膛內(nèi)火焰燃燒的穩(wěn)定性和火焰動(dòng)態(tài)變化的探測(cè)與監(jiān)視，對(duì)于防止?fàn)t膛爆燃、維護(hù)鍋爐運(yùn)行的安全性極為重要。對(duì)于大容量鍋爐、燃燒器多層布置且多數(shù)配置中速磨直吹式制粉系統(tǒng)。由于磨煤機(jī)運(yùn)行性能直接影響燃燒穩(wěn)定性，在煤質(zhì)變差或低負(fù)荷燃燒工況下，燃燒穩(wěn)定性變差，容易出現(xiàn)滅火或爆燃事故。為此，不僅需要全爐膛火焰探測(cè)與監(jiān)視，而且更需要實(shí)現(xiàn)單只燃燒器火焰的探測(cè)與鑒別，判別層火焰的穩(wěn)定性及火焰是否存在。因此，火焰檢測(cè)器是鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)十分重要的部件。

61火焰檢測(cè)原理

物體溫度高于絕對(duì)零度時(shí)會(huì)因?yàn)槠鋬?nèi)部帶電粒子的熱運(yùn)動(dòng)而向外發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁波，這稱為物體的熱輻射。熱輻射是電磁波，因而與可見光等有相似的性質(zhì)，如以光速傳播、服從折射和反射定理等。鍋爐爐膛內(nèi)燃料燃燒時(shí)會(huì)發(fā)出大量熱輻射。鍋爐使用的燃料主要有煤、油和可燃?xì)怏w，這些燃料在燃燒過程中會(huì)以熱輻射的形式向外發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁波。

62

以煤、油作為鍋爐燃料，這些燃料在燃燒過程中會(huì)發(fā)出紅外線、可見光和紫外線。不同種類的燃料發(fā)出火焰光線的強(qiáng)度分布是不相同的，因此采用火焰檢測(cè)元件也不同。如煤粉火焰中除了有不發(fā)光的CO2和水蒸氣外，還有部分灼熱發(fā)光的焦碳粒子和炭粒，它們有較強(qiáng)的可見光、紅外線和一些紫外線，而紫外線容易被燃燒產(chǎn)物如灰粒等吸收而很快被減弱，因而宜采用可見光或紅外線火焰檢測(cè)器。如暖爐油火焰中除了有一部分CO2和水蒸氣外，還存在大量發(fā)光的炭黑粒子，它也能發(fā)出較強(qiáng)的可見光、紅外線和紫外線，因而可采用可見光、紅外線和紫外線火焰檢測(cè)器。63火焰具有三大特性：

火焰的波長(zhǎng)、燃燒頻率、強(qiáng)度。

(1)油燃燒的火焰含有大量的紫外線、紅外線、可見光，燃燒頻率較高?？捎每梢姽?、紅外線或紫外線火焰檢測(cè)器。但是，蒸汽霧化的油燃燒的火焰應(yīng)使用紅外線火焰檢測(cè)器，因?yàn)檎羝突曳帜芪詹糠肿贤饩€而可能導(dǎo)致紫外線火焰檢測(cè)器不穩(wěn)定。

(2)煤粉燃燒的火焰含有大量的紅外線、可見光，燃燒頻率較低。一般使用可見光或紅外線火焰檢測(cè)器。

(3)氣體燃燒的火焰含有大量的紫外線，少量的紅外線和可見光，燃燒頻率較高。一般吏用紫外線火焰檢測(cè)器。64不同的燃料選用火焰檢測(cè)器的形式不一樣，火焰檢測(cè)器有以下幾種：(l)紫外光(UV)火焰檢測(cè)器，響應(yīng)紫外光譜約290~320nm波長(zhǎng)，適用于檢測(cè)氣體和輕油燃料火焰。(2)紅外光(IR)火焰檢測(cè)器，響應(yīng)紅外光譜約700~1700nm波長(zhǎng)，適用于檢測(cè)油、煤、固體燃料燃燒的火焰檢測(cè)。(3)可見光火焰檢測(cè)器，適用于檢測(cè)重油和煤火焰，也可用于檢測(cè)輕油火焰，但受背景光干擾大，穿透黑龍區(qū)的能力較差。(4)離子棒(火焰棒)火焰檢測(cè)器，利用火焰的導(dǎo)電性檢測(cè)氣體燃燒的火焰(一般為氣體點(diǎn)火火焰)。65紫外線火焰檢測(cè)器利用火焰本身特有的紫外線強(qiáng)度來(lái)判別火焰的有無(wú)。紫外線波長(zhǎng)范圍較小，在2×10-7~3×10-7m間，探頭采用紫外光敏管，它是一種固態(tài)脈沖器件，發(fā)出的信號(hào)是脈沖頻率與UV管輻射成正比例的隨機(jī)脈沖。紫外線火焰檢測(cè)器對(duì)天然氣和透明無(wú)遮蓋的輕油火焰效果較好，能有效地監(jiān)視單只燃燒器的著火情況，在油、氣爐上被廣泛采用。由于紫外線輻射易被油霧、水蒸氣、煤塵及燃燒產(chǎn)物所吸收，所以在風(fēng)量失調(diào)工況下的重油燃燒或煤粉燃燒中，用紫外線管檢測(cè)是不可靠的，尤其在低負(fù)荷下，用紫外線檢測(cè)煤火焰靈敏度很低，故紫外線檢測(cè)只適用于氣體燃料而不適用于煤粉。

66紅外線火焰檢測(cè)器利用火焰大量存在著9×10-7m以上的紅外線，這些波長(zhǎng)的光線不易被煤塵和其他燃燒產(chǎn)物吸收，故適用于檢測(cè)煤粉火焰，也可用于重油火焰，是一種較好的火焰檢測(cè)器?？梢姽饣鹧鏅z測(cè)器利用火焰中存在的可見光的脈動(dòng)頻率和強(qiáng)度來(lái)判斷火焰有無(wú)?？梢姽獾膹?qiáng)度和火焰的閃爍頻率經(jīng)邏輯處理后，即可鑒別相應(yīng)燃燒的火焰“有”和“無(wú)”?？梢姽饷舾性楣韫怆姸O管，經(jīng)紅外濾波后，感受區(qū)在3×10-7～8×10-7m之間。美國(guó)CE公司生產(chǎn)的可見光火焰檢測(cè)器是一種帶有近紅外濾波光敏特性的光電元件，光電管頻率響應(yīng)曲線如圖所示，它是在大型燃煤爐上作出的一組試驗(yàn)曲線。67SAFE-SCAN型火焰檢測(cè)器

SAFE-SCAN-I型火焰檢測(cè)器是一種帶有近紅外線濾波光敏特性的光電元件，如圖所示為光纖和光電管的光敏特性

無(wú)紅外濾波光電管對(duì)紅外線區(qū)和可見光區(qū)有響應(yīng)，而帶紅外濾波的光電管僅對(duì)可見光區(qū)有響應(yīng)，從圖中三條曲線來(lái)看，它們對(duì)紫外線區(qū)均不敏感，因而它們不會(huì)受紫外線的干擾

SAFE-SCAN型火焰檢測(cè)器采用了帶紅外濾波器的光電二極管，它的敏感波長(zhǎng)僅為400~700nm，波形的峰一峰值較大，靈敏度高68

爐膛火焰的可見光通過探頭內(nèi)的透鏡將光信號(hào)引出爐膛，經(jīng)光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，該電流信號(hào)的大小反映了爐膛火焰的強(qiáng)弱，電流信號(hào)的頻率反映了火焰的脈動(dòng)頻率。

電流信號(hào)經(jīng)放大后送往遠(yuǎn)方處理機(jī)架，該機(jī)架有三個(gè)通道，分別對(duì)火焰的強(qiáng)度、頻率進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)電路工作正常，而火焰的強(qiáng)度和頻率又在設(shè)定范圍內(nèi)，則“強(qiáng)度”、“頻率”指示燈亮，“故障”指示燈滅，并發(fā)出“有火焰”信號(hào)。69（1）探頭部分?；鹧鏅z測(cè)器的探頭由平鏡、凸鏡、光纖導(dǎo)管等組成。爐膛火焰經(jīng)過視角為3o~5o的透鏡后再經(jīng)過長(zhǎng)度為1.5~2m的光纖電纜將火焰信號(hào)直接照射到光電管上，光電管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并由對(duì)數(shù)放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。由于光電二極管輸出的電流值是發(fā)光強(qiáng)度的指數(shù)函數(shù)，故采用對(duì)數(shù)放大器。當(dāng)可見光發(fā)光強(qiáng)度大幅度變化時(shí)對(duì)數(shù)放大器的輸出呈小幅度變化，這樣可以避免放大器飽和,使得不同負(fù)荷下的正?；鹧嫘盘?hào)都在預(yù)定值之內(nèi)。在對(duì)數(shù)放大器上連接了一個(gè)發(fā)光二極管(LED)負(fù)反饋回路，使得在停爐期間仍有LED的光線照射到光電管上，于是探頭可以向后端處理電路發(fā)送一個(gè)穩(wěn)定的電流信號(hào)，使檢測(cè)器處于工作準(zhǔn)備狀態(tài)而不是報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)此探頭輸出的電流過大或過小時(shí)，表明探頭部分的電子元件或連接電纜可能出現(xiàn)故障。對(duì)數(shù)放大器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過傳輸放大器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)然后由屏蔽電纜傳輸至處理機(jī)箱。采用電流傳輸可以提高信號(hào)的抗干擾能力減小信號(hào)的衰減適合遠(yuǎn)距離傳輸。70(2)處理機(jī)架

。對(duì)從探頭傳輸回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理得出火焰的“有”、“無(wú)”信號(hào)。從探頭輸出來(lái)的電流信號(hào)的大小反映了爐膛火焰的強(qiáng)弱，電信號(hào)的頻率反映了爐膛火焰的脈動(dòng)頻率。電流信號(hào)在處理機(jī)架內(nèi)經(jīng)“電流-電壓放大”模塊轉(zhuǎn)換、放大后分別送入三個(gè)通道對(duì)火焰信號(hào)進(jìn)行頻率檢測(cè)、強(qiáng)度檢測(cè)和故障檢測(cè)。三路信號(hào)均用發(fā)光管指示檢測(cè)結(jié)果，還可以在一個(gè)指示表上反映火焰信號(hào)的強(qiáng)度。如果火焰檢測(cè)器本身沒有故障，火焰頻率信號(hào)和強(qiáng)度信號(hào)又在設(shè)定范圍內(nèi)，則“強(qiáng)度”、“頻率”指示燈亮，“故障”指示燈滅，并發(fā)出“有火焰”信號(hào)。71強(qiáng)度檢測(cè)強(qiáng)度檢測(cè)是對(duì)火焰的直流分量進(jìn)行檢測(cè),直流分量反映的是火焰強(qiáng)度(亮度),火焰強(qiáng)度越高,信號(hào)的直流分量就越大。我們就是通過強(qiáng)度檢測(cè)電路來(lái)對(duì)火焰的直流分量進(jìn)行檢測(cè)的。強(qiáng)度檢測(cè)電路的信號(hào)強(qiáng)度設(shè)定值也分上限設(shè)定和下限設(shè)定,即“置出”和“置入”,這兩個(gè)設(shè)定值確定了信號(hào)設(shè)定范圍“置入”設(shè)定值略低于燃燒器燃燒時(shí)的火焰強(qiáng)度,“置出”定值的設(shè)定根據(jù)檢測(cè)器使用目的而定。如果檢測(cè)器不僅用于單個(gè)燃燒器監(jiān)視,而且還用于全爐膛火焰監(jiān)視,那么“置出”值就要設(shè)定得略低于火球強(qiáng)度設(shè)定值,就是說(shuō),所監(jiān)視的燃燒器熄火,但爐膛仍有火焰時(shí),強(qiáng)度信號(hào)雖然低于“置入”值,但不低于“置出”值,仍然要顯示“有火焰”,直到爐膛熄火,強(qiáng)度信號(hào)消失,這時(shí)才顯示“無(wú)火焰”；如果單純地用來(lái)監(jiān)視燃燒器火焰,“置出”值就要接近“置入”值,只要燃燒器熄火,馬上顯示“無(wú)火焰”,這時(shí)背景火焰對(duì)探測(cè)器應(yīng)無(wú)影響。當(dāng)然這些設(shè)定值要通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定。此外,強(qiáng)度信號(hào)還可以用來(lái)作為模擬量顯示信號(hào),送到火焰強(qiáng)度指示表去。72頻率檢測(cè)不同燃料燃燒時(shí),其火焰的脈動(dòng)頻率是不同的,如煤粉火焰脈動(dòng)頻率大約為10Hz左右,油火焰為30Hz左右,這是由燃料的固有特性所決定的。由于這種特性,在多種燃料同時(shí)燃燒時(shí),就可以檢測(cè)到各種燃料的燃燒狀態(tài)。例如,煤粉和油同時(shí)燃燒,要鑒別油槍火焰,盡管檢測(cè)器探頭只對(duì)準(zhǔn)油槍火焰,但爐膛背景火焰(煤粉燃燒形成的火球)不可避免地被攝取,但是這兩種火焰的脈動(dòng)頻率有明顯的差異,油火焰的脈動(dòng)頻率大于煤火焰的脈動(dòng)頻率,采用高通濾波器就可將火焰信號(hào)中煤火焰的低頻分量濾去,然后得到的信號(hào)就完全是油火焰的信號(hào)。73來(lái)自I/U的信號(hào)經(jīng)交流放大器和觸發(fā)器后轉(zhuǎn)換成一系列方波脈沖，該脈沖的頻率隨火焰信號(hào)的頻率而變，它與一個(gè)頻率可調(diào)的鑒頻器的內(nèi)部設(shè)定頻率進(jìn)行比較。當(dāng)火焰信號(hào)頻率高于設(shè)定頻率時(shí)，鑒頻器就有輸出，反之沒有輸出。即火焰信號(hào)頻率不可能低于某設(shè)定值，低于此值就不會(huì)發(fā)出“頻率允許”信號(hào)。可調(diào)頻率鑒頻器的頻率設(shè)定值是由機(jī)箱面板上的8個(gè)小型開關(guān)（DIP開關(guān)）來(lái)進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定范圍為3~100Hz。這個(gè)頻率設(shè)定范圍是充分考慮了各種鍋爐，不同燃燒工況和不同燃料的情況下確定的。如油火焰根部的脈動(dòng)頻率為20~30Hz，而火球的脈動(dòng)頻率約為5~15Hz。隨著負(fù)荷增加，火焰的脈動(dòng)頻率增加。為了防止火焰脈動(dòng)頻率瞬時(shí)波動(dòng)的影響,延時(shí)2s。74在多種燃料同時(shí)燃燒時(shí)就可以檢測(cè)到各種燃料的燃燒狀態(tài)。不同火焰的脈動(dòng)頻率有明顯的差異，油火焰的脈動(dòng)頻率大于煤火焰的脈動(dòng)頻率，采用高通濾波器就可將火焰信號(hào)中煤火焰的低頻分量濾去，然后得到的信號(hào)就完全是油火焰的信號(hào)。交流電壓信號(hào)進(jìn)入頻率檢測(cè)回路后首先經(jīng)過半波整流變成“零基”方波信號(hào)，再送入高通濾波器。高通濾波器的頻率設(shè)定值可調(diào)，可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)確定頻率設(shè)定值。這樣就可以區(qū)別油槍火焰狀態(tài)和背景火焰狀態(tài)。75故障檢測(cè)從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的電流信號(hào)送到處理機(jī)柜后,首先經(jīng)過一次放大,將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),然后分三路同時(shí)送到故障檢測(cè)、頻率檢測(cè)和強(qiáng)度檢測(cè)電路中去?；鹧嫘盘?hào)經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換后,送到故障檢測(cè)回路,與事先整定的火焰信號(hào)電平設(shè)定值進(jìn)行比較,電平設(shè)定值分上限設(shè)定值和下限設(shè)定值。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換回路工作正常時(shí),火焰信號(hào)電平在上、下限之間的正常范圍內(nèi),檢測(cè)電路輸出低電平信號(hào),經(jīng)反相后,表示無(wú)故障,故障指示燈不亮。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換電路出現(xiàn)故障時(shí),如斷路等,那么信號(hào)電平就會(huì)超過上下限設(shè)定值,檢測(cè)器輸出高電平報(bào)警信號(hào),故障指示燈亮,火焰指示信號(hào)被閉鎖。76層火焰監(jiān)視原理對(duì)于四角布置、切圓燃燒的鍋爐來(lái)講,檢測(cè)器也是四角布置,一個(gè)角布置一只。一般來(lái)講,爐膛火焰監(jiān)視都是以層為單位的,“層火焰”的概念通常設(shè)計(jì)為:(1)層火焰顯示。接受四個(gè)檢測(cè)器的火焰信號(hào),進(jìn)行四取二邏輯判斷,當(dāng)四個(gè)檢測(cè)器中有兩個(gè)顯示有火焰時(shí),則輸出"本層有火焰"信號(hào)。(2)層故障報(bào)警。四個(gè)檢測(cè)器中有任何一個(gè)出現(xiàn)故障,則發(fā)出"本層火焰檢測(cè)器故障"信號(hào),進(jìn)行聲光報(bào)警,并將層火焰信號(hào)閉鎖。77全爐膛滅火檢測(cè)全爐膛滅火檢測(cè)采用“投票”方式進(jìn)行，因?yàn)槿珷t膛是否滅火的判斷不僅依賴于煤粉層和油層。只有在煤粉層和油層同時(shí)投“滅火”票時(shí)，才能證實(shí)全爐膛滅火。每個(gè)“層”火焰信號(hào)與相鄰層煤粉噴嘴的工作情況合為一個(gè)煤粉層“投票”信號(hào)。當(dāng)油層2/4有火焰時(shí)，可以支持全爐膛火焰燃燒，不發(fā)出滅火信號(hào)，而當(dāng)油層3/4無(wú)火焰時(shí)，油層投票“滅火”

全爐膛滅火檢測(cè)邏輯圖78(二)SAFE-SCAN-Ⅱ型火焰檢測(cè)器

測(cè)量原理與I型基本相同，但它采用一個(gè)探頭同時(shí)檢測(cè)兩種不同的火焰，它能在背景是爐膛火球火焰的情況下，鑒別出鄰近單根油槍的火焰。探頭部分將檢測(cè)到的兩種燃料的可見光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，送到檢測(cè)器的處理機(jī)架，處理機(jī)架內(nèi)部也設(shè)有頻率檢測(cè)、強(qiáng)度檢測(cè)和故障檢測(cè)回路。Ⅱ型火焰檢測(cè)器的頻率檢測(cè)回路有兩路：一路按單根油槍火焰頻率設(shè)定；另一路按煤粉火焰頻率設(shè)定。兩路頻率檢測(cè)回路都與探頭相連，這樣就避免了在同一個(gè)二次風(fēng)室內(nèi)裝設(shè)兩套火焰檢測(cè)探頭的必要，可以節(jié)省一部分探頭及電纜的投資。探頭置于油槍邊，當(dāng)油槍停止工作時(shí)，又可監(jiān)視煤粉火焰。79(三)SAFE-FLAME-DFS數(shù)字式火焰檢測(cè)器

使用多燃料的檢測(cè)探頭，即一個(gè)探頭可同時(shí)檢測(cè)煤、油、天然氣等不同燃料。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，每個(gè)信道都配有獨(dú)立的微處理器，靈敏度和可靠性都有提高，具有相互獨(dú)立的檢測(cè)、判斷輸出、有多種接口的輸出方式。

由火焰探頭和信號(hào)處理機(jī)架組成，機(jī)架和探頭最遠(yuǎn)可相距2000m，每一個(gè)信號(hào)處理機(jī)架有4塊獨(dú)立的信號(hào)處理卡、一塊信號(hào)故障輸出卡和一塊電源卡。探頭電流信號(hào)通過信號(hào)處理卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)微處理器處理后，對(duì)火焰信號(hào)進(jìn)行判別，火焰檢測(cè)卡將DFS火焰檢測(cè)信號(hào)和背景特征參數(shù)比較，進(jìn)行判別計(jì)算，得出綜合輸出，對(duì)特征參數(shù)(頻率、強(qiáng)度)進(jìn)行顯示。

DFS檢測(cè)器還有火焰品質(zhì)參數(shù)計(jì)算功能，它是對(duì)火焰檢測(cè)效果的綜合反映。通過對(duì)火焰檢測(cè)計(jì)算出火焰頻率、強(qiáng)度及火焰品質(zhì)，可以方便地對(duì)火焰檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整、設(shè)定及維護(hù)。80UNIHAME火焰檢測(cè)器火焰檢測(cè)器原理

FORNEY公司UNIFLAME系列火焰檢測(cè)器是智能一體化火焰檢測(cè)器，火焰探頭是基于微處理器的火焰探頭，采用了固態(tài)紅外、紫外和雙通道傳感器。

火焰光信號(hào)通過光纖裝置(或觀察管)傳遞到NIFLAME探頭的光電傳感器上進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換，電流信號(hào)經(jīng)過放大并進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理，然后將有一定特征(代表火焰的波長(zhǎng)、頻率、強(qiáng)度)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，完成火檢信號(hào)的預(yù)處理過程。

探頭可就地控制或遠(yuǎn)程調(diào)試。就地控制可輸入密碼后進(jìn)入編輯菜單直接對(duì)火焰探頭進(jìn)行調(diào)試，特別適用于單個(gè)燃燒器故障，急需現(xiàn)場(chǎng)解決和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的情況；遠(yuǎn)程調(diào)試可在遠(yuǎn)程PC上通過專用火檢軟件進(jìn)行調(diào)試。81

UNIFLAME火檢含有自檢系統(tǒng)，以確保不會(huì)提供一個(gè)虛假的“有火焰”信號(hào)，每只火檢探頭的火焰強(qiáng)度信號(hào)輸出有4~20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)輸出，以及“有火/無(wú)火”開關(guān)量觸點(diǎn)輸出和火檢故障報(bào)警輸出，并伴有信號(hào)隔離措施，便于與DCS連接?；饳z系統(tǒng)組成

一套完整的UNIFLAME火焰檢測(cè)系統(tǒng)包括以下幾方面：①外導(dǎo)管組件、內(nèi)導(dǎo)管組件(含光纖)和安裝管組件；②UNIFLAME探頭；③電纜組件及接線箱；④火檢電源箱；⑤PC、通信軟件及附件；⑥火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)。82UVISOR型火焰檢測(cè)器

ABB公司UVISOR型火焰檢測(cè)器有兩種：UR600-1000UV型用于檢測(cè)油火焰的紫外線火焰檢測(cè)器；UR600-2000IR/EF-A型用于檢測(cè)煤火焰的紅外線火焰檢測(cè)器。

Gap是一種磷化鎵光敏電阻，其特點(diǎn)是對(duì)紫外線輻射特別敏感。燃料燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紫外線輻射，使磷化鎵光敏電阻感應(yīng)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)放大器運(yùn)算處理后，輸出4~20mA的火焰強(qiáng)度信號(hào)。Pbs是一種硫化鉛光敏電阻，其特點(diǎn)是對(duì)紅外線輻射特別敏感，燃料燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外線輻射，使硫化鉛光敏電阻感應(yīng)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)放大運(yùn)算處理后，使硫化鉛光敏電阻感應(yīng)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)放大運(yùn)算處理后，輸出4~20mA的火焰強(qiáng)度信號(hào)。

火焰檢測(cè)器由石英鏡頭，光電二極管感應(yīng)元件及位于探頭頭部的信號(hào)調(diào)節(jié)/前置放大電路組成。83火焰檢測(cè)器以下功能1.參數(shù)自動(dòng)調(diào)整功能

使用自動(dòng)調(diào)整菜單中的SCOFF，SCON和CALC命令可使通道有關(guān)的參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行最優(yōu)選擇。燃燒器關(guān)閉時(shí)，通過SCOFF控制，處理器以火焰不存在為假設(shè)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行掃描檢測(cè)并查找可編程濾波器內(nèi)的全部組合參數(shù)。得到的組合參數(shù)被保持一段時(shí)間，隨后將這一組參數(shù)儲(chǔ)存起來(lái)，它代表無(wú)火工況。

燃燒器投用時(shí)，通過SCON控制，處理器以火焰存在為假設(shè)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行掃描檢測(cè)，這個(gè)檢測(cè)過程保持400s時(shí)間，待監(jiān)測(cè)過程穩(wěn)定，如掃描過程不曾被中斷，則發(fā)出SCON、SCOFF、GOOD信息，否則發(fā)出BAD信號(hào)。再通過CALC命令，處理器自動(dòng)計(jì)算出帶通最佳值(LF、HF)和背景值(B)，隨后這一組參數(shù)被儲(chǔ)存，它代表有火工況。842.自動(dòng)診斷功能該處理器具有以下三種診斷功能。(1)啟動(dòng)診斷：在火焰探測(cè)開始前先對(duì)硬件、軟件功能進(jìn)行診斷。診斷通過后，表示已做好準(zhǔn)備。(2)在線診斷：在運(yùn)行中連續(xù)不斷地對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)問題會(huì)作處理并進(jìn)行報(bào)警。(3)循環(huán)診斷：重復(fù)上電時(shí)的診斷，在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)將關(guān)閉火焰繼電器，只有在一次自檢通過后火焰繼電器才恢復(fù)工作。3.預(yù)報(bào)警功能

當(dāng)火焰信號(hào)達(dá)到預(yù)報(bào)警門檻時(shí)，發(fā)出預(yù)報(bào)警信號(hào)，預(yù)報(bào)警信號(hào)通信接口與監(jiān)控系統(tǒng)相連。4.記錄功能

火焰信號(hào)的信息可以記錄在儲(chǔ)存器中，共有1200對(duì)數(shù)據(jù)可儲(chǔ)存。85ISCAN火焰檢測(cè)器

COEN公司的ISCAN火焰檢測(cè)器既能探測(cè)紫外火焰，又能探測(cè)紅外火焰，它能夠檢測(cè)油、氣及煤等各種燃料的火焰。ISCAN從光轉(zhuǎn)換到電信號(hào)，直至數(shù)字信號(hào)的全部處理過程都在火檢探頭里完成，所以也是一體化火檢，不需要單獨(dú)的放大器。

ISCAN的工作原理是基于檢測(cè)火焰的閃爍頻率，找到最大背景輻射強(qiáng)度為零時(shí)的閃爍頻率點(diǎn)，忽略低于該頻率的所有信號(hào)，而只檢測(cè)閃爍頻率高于該點(diǎn)的火焰，即所謂單點(diǎn)檢測(cè)原理。ISCAN能夠?qū)ο噜徎鹧嬉暥灰姡粚?duì)目標(biāo)火焰響應(yīng)。

對(duì)于對(duì)沖火焰，雖然火焰監(jiān)測(cè)器視線既穿過目標(biāo)火焰的高頻區(qū)又穿過對(duì)沖火焰的高頻區(qū)，但對(duì)沖火焰高頻區(qū)距離較遠(yuǎn)，火焰強(qiáng)度較弱，通過調(diào)節(jié)有火/無(wú)火閾值，將強(qiáng)度較弱的對(duì)沖火焰調(diào)至閾值以下，從而使火焰監(jiān)測(cè)器對(duì)對(duì)沖火焰也可視而不見，只對(duì)目標(biāo)火焰響應(yīng)。86火焰檢測(cè)器的安裝和調(diào)整

煤粉燃燒器的火焰監(jiān)視一般采用交叉布置,即相鄰兩層煤粉噴嘴中間布置一層探頭,該探頭對(duì)于上、下相鄰兩層煤粉噴嘴火焰均有信號(hào)反映,而以下層火焰監(jiān)視為主。這是因?yàn)樘筋^對(duì)于下層鄰近的一次風(fēng)火焰敏感,而對(duì)于上層火焰有時(shí)由于風(fēng)壓變動(dòng)或在工況變動(dòng)時(shí)會(huì)受到影響。探頭平行裝在二次風(fēng)口內(nèi),有利于探頭清潔、防止結(jié)焦等。探頭開孔簡(jiǎn)單,不涉及水冷壁彎管等問題。由于二次風(fēng)道長(zhǎng),很難用機(jī)械的辦法調(diào)整探頭角度,一般采用固定探頭。探頭除了置于二次風(fēng)口內(nèi)外,也可將探頭從側(cè)墻看火孔或從側(cè)墻開孔插入，由于探頭不在二次風(fēng)中,爐膛輻射溫度很高,因而要求探頭冷卻可靠。為降低探頭溫度,往往將探頭退至爐墻外,前端加裝導(dǎo)光管,對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域。87在安裝和調(diào)整火焰檢測(cè)器時(shí)必須做到以下幾點(diǎn)：(1)火焰檢測(cè)器安裝位置要得當(dāng)。原則是：視野合適，保證對(duì)火焰信號(hào)檢測(cè)效果的靈敏性和準(zhǔn)確性；安裝方便，便于維護(hù)，盡量延長(zhǎng)檢測(cè)器的使用壽命。(2)探頭的安裝數(shù)量要合適。(3)采用“火焰強(qiáng)度”和“閃爍頻率”雙信號(hào)判定火焰信號(hào)。(4)光纖必須可靠且要求冷卻風(fēng)通暢。(5)保持探頭清潔。(6)做好調(diào)整標(biāo)定工作。

安裝、調(diào)整和維護(hù)得當(dāng)，才能正確檢測(cè)爐膛火焰的燃燒和熄滅，還能判斷火焰的穩(wěn)定性，有利于爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的投運(yùn)。882.4爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)的作用和組成

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的英文名稱為FurnaceSafeguardSupervisorySystem(簡(jiǎn)稱為FSSS)，也可稱作燃燒器器管理系統(tǒng)(BurnerManagementSystem，簡(jiǎn)稱BMS).

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)有兩項(xiàng)重要作用，分別是鍋爐安全保護(hù)作用和鍋爐安全管理作用，分別由燃料安全系統(tǒng)(FuelSafeguardSystem，簡(jiǎn)稱FSS)和燃燒器控制系統(tǒng)(BurnerControlSystem，簡(jiǎn)稱BCS)完成。鍋爐安全保護(hù)作用主要包括在鍋爐運(yùn)行的各個(gè)階段，對(duì)參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)視；不斷地按照安全規(guī)定的順序?qū)λ鼈冞M(jìn)行判斷、邏輯運(yùn)算；遇到危險(xiǎn)工況，能自動(dòng)地啟動(dòng)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行緊急跳閘，切斷燃料，使鍋爐緊急停爐，保護(hù)主、輔設(shè)備不受損壞或處理未遂性事故。

鍋爐安全操作管理作用主要包括制粉系統(tǒng)和燃燒器的管理即控制點(diǎn)火器和油槍，提供給粉（煤)機(jī)的自啟動(dòng)和停止，提供制粉系統(tǒng)監(jiān)視和遠(yuǎn)方操作，防止危險(xiǎn)情況發(fā)生和人為操作的誤判斷，誤操作。分別監(jiān)視油層、煤層和全爐膛火焰。當(dāng)吹掃、燃燒器點(diǎn)火和帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，決定風(fēng)箱擋板位置，以便獲得所需要的爐膛空氣分布。同時(shí)還供狀態(tài)信號(hào)到協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、全廠監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及全廠報(bào)警系統(tǒng)等。爐水循環(huán)泵控制。89FSSS的基本功能

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的功能是確保鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行，可分為燃燒器控制功能以及鍋爐安全監(jiān)控功能。具體將爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能分成以下幾個(gè)方面：(1)爐膛吹掃。(2)油槍或油槍組順控。(3)爐膛火焰檢測(cè)。(4)磨煤機(jī)組順序啟停和給煤機(jī)、磨煤機(jī)保護(hù)邏輯。(5)主燃料跳閘(MFT)901.爐膛吹掃

鍋爐停爐后，尤其是長(zhǎng)期停爐后閑置的爐膛里必然會(huì)積聚一些燃料、雜物等給重新運(yùn)行帶來(lái)不安全因素。因此FSSS系統(tǒng)設(shè)置了點(diǎn)火前爐膛吹掃功能。在吹掃許可條件滿足后，由運(yùn)行人員啟動(dòng)一次為時(shí)5min的爐膛吹掃過程。這些吹掃許可條件實(shí)際上是全面檢查鍋爐是否能投入運(yùn)行。為了防止運(yùn)行人員的疏忽，系統(tǒng)設(shè)置了大量的聯(lián)鎖，鍋爐如果不經(jīng)吹掃就無(wú)法進(jìn)行點(diǎn)火。同時(shí)必須滿足5min的吹掃時(shí)間，如果因?yàn)榇祾咴S可條件失去而引起吹掃中斷必須等待條件重新滿足后，再啟動(dòng)一次5min的吹掃，否則鍋爐也無(wú)法點(diǎn)火。啟動(dòng)點(diǎn)火前吹掃時(shí)應(yīng)保證爐膛內(nèi)有足夠的風(fēng)量，一般采用25%~30%額定空氣量。吹掃時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，然后再按順序啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)各一臺(tái)，這樣可防止點(diǎn)火后回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器因受熱不均勻而發(fā)生變形，同時(shí)也可對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)行吹掃。在進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火前吹掃時(shí)還應(yīng)切斷電除塵器的電源，這是因?yàn)槿绻麪t膛內(nèi)有可燃混合物，在吹掃時(shí)這些可燃性混合物將通過電除塵器至煙囪，除塵器電極上的高壓有可能點(diǎn)燃可燃混合物引起爐膛爆燃。912.燃油投入許可及控制：在鍋爐完成點(diǎn)火前吹掃后，控制系統(tǒng)即開始對(duì)投油點(diǎn)火所必備的條件進(jìn)行檢查，如吹掃是否完成、油系統(tǒng)泄露試驗(yàn)是否成功、油源條件、霧化介質(zhì)條件、油槍和點(diǎn)火槍機(jī)械條件等。上述條件經(jīng)確認(rèn)滿足以后，F(xiàn)SSS向運(yùn)行人員發(fā)出點(diǎn)火許可信號(hào)，一旦運(yùn)行人員發(fā)出點(diǎn)火指令后，系統(tǒng)對(duì)將要投入的燃油層進(jìn)行自動(dòng)程序控制，內(nèi)容包括：總油源、汽源打開，編排燃燒器啟動(dòng)順序，油槍點(diǎn)火器推進(jìn)，油槍閥控制，點(diǎn)火時(shí)間控制，點(diǎn)火成功與否判斷，點(diǎn)火完成后油槍的吹掃，油層點(diǎn)火不成功跳閘等。3.煤粉投入許可及控制：系統(tǒng)成功地進(jìn)行了鍋爐點(diǎn)火及低負(fù)荷運(yùn)行之后，即開始對(duì)投入煤粉所必備的條件進(jìn)行檢查，完成大量的條件掃描工作。主要包括：鍋爐參數(shù)是否合適，煤粉點(diǎn)火能量是否充足，燃燒器工況，有關(guān)風(fēng)門擋板工況等。待上述諸方面條件滿足后，系統(tǒng)向運(yùn)行人員發(fā)出投煤粉允許信號(hào)。當(dāng)運(yùn)行人員發(fā)出投粉指令后，系統(tǒng)開始對(duì)將要啟動(dòng)的煤層進(jìn)行自動(dòng)程序控制。內(nèi)容包括：編排設(shè)備啟動(dòng)順序、控制啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)各有關(guān)設(shè)備、監(jiān)視各種參數(shù)、啟動(dòng)成功與否判斷、煤層自動(dòng)啟動(dòng)、不成功跳閘等。系統(tǒng)還對(duì)煤層正常停運(yùn)進(jìn)行自動(dòng)程序控制。4.持續(xù)運(yùn)行監(jiān)視：當(dāng)鍋爐進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行工況以后，系統(tǒng)全面進(jìn)入安全監(jiān)控狀態(tài)(實(shí)際上從點(diǎn)火前吹掃開始鍋爐就置于系統(tǒng)的安全監(jiān)控之下)。系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)視鍋爐主要參數(shù)如汽包水位、爐膛壓力、汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、全爐膛火焰、各種輔機(jī)工況等。發(fā)現(xiàn)各種不安全因素時(shí)都給予聲光報(bào)警直至跳閘鍋爐。925.特殊工況監(jiān)控：這里的特殊工況是指“負(fù)荷返回”和“快速切負(fù)荷”，當(dāng)機(jī)組發(fā)生這兩種工況時(shí)，F(xiàn)SSS的任務(wù)是與其他控制系統(tǒng)(主要是MCS)配合盡快將鍋爐負(fù)荷減下來(lái)。

“負(fù)荷返回(RB-RunBack)”是由主要輔機(jī)故障引起的鍋爐急劇減負(fù)荷的特殊工況，如給水泵、一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)(不是全部)跳閘等。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，F(xiàn)SSS迅速將鍋爐燃料減到與鍋爐運(yùn)行的輔機(jī)負(fù)荷能力相匹配的值，同時(shí)將汽輪機(jī)負(fù)荷調(diào)整到該目標(biāo)值。故障輔機(jī)不同目標(biāo)值也不同，F(xiàn)SSS減燃料速率也不同。

“快速減負(fù)荷(FCB-FastCutBack)”是由汽輪機(jī)或發(fā)電機(jī)側(cè)故障引起的停機(jī)不停爐或帶廠用電運(yùn)行的工況。這時(shí)鍋爐的目標(biāo)負(fù)荷通常是10%MCR，并投入燃油以保證燃燒穩(wěn)定。6.緊急跳閘：鍋爐在運(yùn)行中若出現(xiàn)了某些運(yùn)行人員無(wú)法及時(shí)做出反應(yīng)的危急情況時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行緊急跳閘。如出現(xiàn)爐膛熄火、燃料全中斷等情況時(shí)，F(xiàn)SSS將啟動(dòng)主燃料跳閘(MFT，MainFuelTrip)，同時(shí)記錄和顯示“首出原因”，以便于處理。FSSS還向運(yùn)行人員提供手動(dòng)啟動(dòng)主燃料跳閘的手段。發(fā)出主燃料跳閘信號(hào)后，F(xiàn)SSS將切除所有燃料設(shè)備和有關(guān)輔助設(shè)備，切斷進(jìn)入爐膛的一切燃料。主燃料跳閘后仍需維持爐內(nèi)通風(fēng)，故需要進(jìn)行吹掃以清除爐膛及尾部煙道中的可燃性混合氣體。吹掃結(jié)束前，在有關(guān)允許條件未滿足的情況下，不允許再送燃料至爐膛；系統(tǒng)不容許運(yùn)行人員在不遵守安全規(guī)程的情況下啟動(dòng)設(shè)備，如果違反安全規(guī)程，設(shè)備將無(wú)法啟動(dòng)或自動(dòng)停運(yùn)。937.跳閘后爐膛吹掃：

鍋爐緊急跳閘時(shí)，爐膛在一瞬間突然熄火，殘留大量可燃性混合物而且溫度很高，很可能引起爐膛爆炸。因此，F(xiàn)SSS在鍋爐跳閘的同時(shí)啟動(dòng)爐膛吹掃，吹掃時(shí)間也是5min。與點(diǎn)火前吹掃不同的是，跳閘后的爐膛吹掃被自動(dòng)啟動(dòng)，且許可條件大為減少。如果是由送、引風(fēng)機(jī)引起的鍋爐跳閘，系統(tǒng)將全部煙、風(fēng)擋板開至最大，利用自然通風(fēng)冷卻爐膛。9495FSSS的組成l.系統(tǒng)的基本構(gòu)成目前爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)通常由四個(gè)部分組成：控制臺(tái)(操作盤）、邏輯控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和檢測(cè)元件（現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備）見下圖。也可以說(shuō)：爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)主要由操作顯示盤、邏輯控制柜、檢測(cè)元件、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象等組成，

96(l)控制臺(tái)。FSSS的控制臺(tái)包括運(yùn)行人員控制盤(操作員CRT和鍵盤)、就地控制盤、系統(tǒng)模擬盤等。FSSS運(yùn)行人員控制指令可以通過運(yùn)行人員控制盤來(lái)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行人員控制盤包括指令器件和信息反饋器件。指令器件是用來(lái)操作有關(guān)設(shè)備的操作按鈕或開關(guān)，用來(lái)對(duì)燃燒設(shè)備進(jìn)行操作，如鍋爐啟動(dòng)時(shí)燃燒器點(diǎn)火和鍋爐停爐時(shí)燃燒器熄火等操作。信息反饋器件是指用來(lái)表示燃燒設(shè)備狀況信息的指示燈或其他設(shè)備，向運(yùn)行人員反饋燃燒設(shè)備的運(yùn)行狀況。運(yùn)行人員控制盤一般安裝在中央控制室內(nèi)，鍋爐燃燒設(shè)備的啟、停操作都可以在該控制盤上進(jìn)行，燃燒設(shè)備狀況也從該盤上得到。為了便于維修、測(cè)試和校驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，F(xiàn)SSS一般需要設(shè)置就地控制盤，如給煤機(jī)就地盤、磨煤機(jī)液力和潤(rùn)滑油系統(tǒng)就地盤等。系統(tǒng)模擬盤是系統(tǒng)調(diào)試和故障尋找的有力工具，它一般安裝在FSSS的邏輯柜中，可以對(duì)各層燃燒設(shè)備及總體功能進(jìn)行模擬操作實(shí)驗(yàn)。97(2)邏輯控制系統(tǒng)。邏輯系統(tǒng)可以看作是FSSS系統(tǒng)的“大腦”。FSSS需要控制的設(shè)備多、流程和操作方式多變，使得FSSS的邏輯控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。邏輯控制系統(tǒng)一方面接收運(yùn)行人員的操作指令，一方面接收檢測(cè)元件發(fā)送來(lái)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，這些狀態(tài)信息既包括鍋爐爐膛的狀態(tài)信息，也包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行狀態(tài)。邏輯控制系統(tǒng)綜合運(yùn)行人員的操作指令和檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行一系列的邏輯運(yùn)算，邏輯運(yùn)算的結(jié)果驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制相應(yīng)對(duì)象(如燃料閥、風(fēng)門擋板等)。同時(shí)邏輯控制系統(tǒng)發(fā)送信息給反饋器件，使運(yùn)行人員隨時(shí)掌握燃燒設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。FSSS并不是一個(gè)完全獨(dú)立的控制系統(tǒng)，它與其他控制系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系在一起。98

FSSS采用了分層邏輯結(jié)構(gòu)，分為下位邏輯和上位邏輯，而上位邏輯又分為層邏輯和公共邏輯。下位邏輯控制的具體對(duì)象是角邏輯回路，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一臺(tái)煤粉燃燒器或點(diǎn)火器的控制；層邏輯是對(duì)層燃燒器進(jìn)行自動(dòng)點(diǎn)熄火控制和狀態(tài)監(jiān)視的回路；公共邏輯是對(duì)全部燃燒器進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)主燃料跳閘(MFT)或鍋爐緊急停爐、機(jī)組快速甩負(fù)荷(FCB)、主要輔機(jī)故障減負(fù)荷(RB)功能的邏輯控制。

運(yùn)行中，操作指令(計(jì)算機(jī)指令或手動(dòng)控制指令)送至上位邏輯，再由它向各個(gè)下位邏輯發(fā)出指令，對(duì)角邏輯回路實(shí)現(xiàn)控制。若上位邏輯發(fā)生故障，仍可通過下位邏輯或現(xiàn)場(chǎng)操作對(duì)燃燒器實(shí)現(xiàn)控制，不會(huì)影響鍋爐運(yùn)行。若下位邏輯發(fā)生故障，則僅僅影響該邏輯控制的燃燒器運(yùn)行，而其他燃燒器仍可繼續(xù)運(yùn)行。

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)采用分層邏輯結(jié)構(gòu)，既能使控制操作更加靈活，又能確保系統(tǒng)的可靠性，并且便于在線檢修。如果系統(tǒng)采用的是專門設(shè)計(jì)的面向控制對(duì)象的語(yǔ)言，就可以方便地修改系統(tǒng)的控制功能。99(3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

它也稱驅(qū)動(dòng)裝置，是FSSS系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。包括各種電磁閥、控制閥、點(diǎn)火槍的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、各種擋板的驅(qū)動(dòng)裝置、給煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制器等。驅(qū)動(dòng)裝置用于控制進(jìn)入爐膛的燃料和空氣，相當(dāng)于FSSS系統(tǒng)的“手腳”。燃燒系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置包括：①電動(dòng)、氣動(dòng)和液動(dòng)的閥門；②電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，如給煤機(jī)，磨煤機(jī)，密封風(fēng)機(jī)等；③點(diǎn)火器、油槍推進(jìn)裝置等。

運(yùn)行人員通過邏輯控制系統(tǒng)控制這些裝置。邏輯控制系統(tǒng)給這些驅(qū)動(dòng)裝置的指令，不是開，就是關(guān)；不是啟動(dòng)，就是停止；不是伸進(jìn)，就是退出。(4)檢測(cè)元件。

檢測(cè)元件是FSSS的基礎(chǔ)，用來(lái)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)燃燒和燃料空氣系統(tǒng)狀態(tài)，如爐內(nèi)有無(wú)火焰，空氣、燃油的壓力、溫度是否滿足規(guī)定要求，以及閥門、擋板開關(guān)位置等，檢測(cè)元件包括：反映執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的限位開關(guān)；反映諸如壓力、溫度、流量是否正常的傳感器，如壓力開關(guān)、溫度開關(guān)、流量開關(guān)等；監(jiān)視爐膛壓力的壓力開關(guān)；監(jiān)視爐膛火焰的火焰檢測(cè)器等。它相當(dāng)于FSSS系統(tǒng)的“耳目”。

1002.5FSSS系統(tǒng)的邏輯程序

FSSS系統(tǒng)的邏輯程序是指鍋爐燃燒系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的動(dòng)作所必須遵循的安全連鎖、許可條件和先后順序以及它們之間的邏輯關(guān)系，它使得整個(gè)系統(tǒng)能按照正確的順序安全啟停和正常運(yùn)行，一旦安全連鎖條件破壞或規(guī)定的許可條件不滿足，則自動(dòng)停止執(zhí)行程序，并作出相應(yīng)的動(dòng)作，保證鍋爐燃燒系統(tǒng)所有設(shè)備保持在安全狀態(tài)。

FSSS邏輯程序的一個(gè)核心問題是通過周密的安全連鎖和許可條件，防止可燃性混合物在爐膛、煤粉管道和燃燒器中積存，以防止?fàn)t膛爆炸的發(fā)生。FSSS系統(tǒng)的邏輯程序一般分成以下幾個(gè)部分：爐膛吹掃、泄漏試驗(yàn)、油層控制、煤層控制、火焰檢測(cè)及全爐膛滅火保護(hù)、主燃料跳閘、二次風(fēng)擋板控制，輔機(jī)故障減負(fù)荷及機(jī)組快速甩負(fù)荷等控制邏輯。

101FSSS的圖紙

爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)比較復(fù)雜，涉及到鍋爐的燃燒系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)和燃油等系統(tǒng)，數(shù)百個(gè)輸入、輸出信號(hào)需要與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其他系統(tǒng)聯(lián)系，并且這些信號(hào)之間具有復(fù)雜的邏輯關(guān)系。為了便于操作人員了解和掌握，便于安裝、調(diào)試、維修和事故處理，采用了一系列圖紙來(lái)清楚地說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)信號(hào)之間的邏輯關(guān)系及聯(lián)系。（一）系統(tǒng)邏輯圖FSSS系統(tǒng)的邏輯功能是通過一系列安全許可條件、聯(lián)鎖和程序使得鍋爐燃燒系統(tǒng)安全又有次序的啟動(dòng)、運(yùn)行和停止。FSSS邏輯圖所表示的邏輯功能是由鍋爐安全運(yùn)行的要求決定的，不管采用什么樣邏輯元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，其邏輯功能不變。1021.邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)表示實(shí)現(xiàn)不同邏輯功能的邏輯元件的符號(hào)。(1)門電路。通常有3種門電路：與門、或門、非門。從邏輯關(guān)系看，門電路輸入或輸出端只有2種狀態(tài)，無(wú)信號(hào)以“0”表示，有信號(hào)以“1”表示。1）與門（AND）。三輸入與門的邏輯符號(hào)如圖8-14所示。它的邏輯功能是：當(dāng)輸入A、B、C均為“1”時(shí)，輸出端X才為“1”。當(dāng)輸入有一個(gè)為“0”時(shí)，輸出X就為“0”其邏輯表達(dá)式為X=A·B·C2）或門（OR）。三輸入或門的邏輯符號(hào)如圖8-15所示。它的邏輯功能是：只要有一個(gè)輸入信號(hào)為“l(fā)”時(shí)，輸出端X為“1”，當(dāng)輸入均為“0”時(shí)，輸出X就為“0”。其邏輯表式為X=A+B+C3）非門（NOT）。非門的邏輯符號(hào)如圖8-16所示。它的邏輯功能是：當(dāng)輸入為“0”時(shí)，輸出為“1”。反之則然。由于A與X反相，所以又稱反相器。103104(2)存貯器（MEMORY）。存貯器的邏輯符號(hào)及等效邏輯圖如圖8-17所示。存貯器有2個(gè)輸入信號(hào)，2個(gè)輸出信號(hào)。它的邏輯功能是：當(dāng)A輸入為“1”，B輸入信號(hào)為“0”時(shí)，則X輸出信號(hào)為“1”，通常稱為置位。當(dāng)A輸入信號(hào)由“1”變?yōu)椤?”時(shí)，則X輸出信號(hào)仍然為“1”。只有B輸入為“1”時(shí)，才能使X輸出信號(hào)為“0”，通常稱為復(fù)位，但Y輸出信號(hào)為“1”。(3)時(shí)間延時(shí)器（TimeDelay）。時(shí)間延時(shí)器包括2種形式即延時(shí)接通和延時(shí)斷開。1）延時(shí)接通（TimeDelayEnergize-TDE）。延時(shí)接通器的邏輯符號(hào)及時(shí)序圖如圖8-18所示。它的邏輯功能是：當(dāng)延時(shí)接通器的A輸入信號(hào)為“1”時(shí)，而輸出X經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)，產(chǎn)生輸出信號(hào)，如果A輸送信號(hào)消失即為“0”，則輸出信號(hào)也即失去。2）延時(shí)斷開（TimeDelayDe-Energize-TDD）。延時(shí)斷開器的邏輯符號(hào)及時(shí)序圖如圖8-19所示。它的邏輯功能是：當(dāng)延時(shí)斷開器的A輸入信號(hào)為“1”時(shí)，輸出X立即產(chǎn)生輸出信號(hào)即“1”。當(dāng)A輸入信號(hào)消除后即為“0”，輸出X經(jīng)過一定的時(shí)間延時(shí)使輸出信號(hào)由“1”變?yōu)椤?”。105（4）單脈沖（SingleShot）。單脈沖的邏輯符號(hào)及時(shí)序圖如圖8-20所示。它的邏輯功能是：當(dāng)A輸入信號(hào)為1時(shí)，輸出X立刻變?yōu)?，但輸出X保持“1”的時(shí)間